专利名称：多网络管理器、方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明一般性地涉及无线网络，并且更具体地涉及减小无线网络之间的干扰的风险。
背景技术：
无线传感器网络在工业厂房中正变得越来越普遍。这自然地给出如下优势去往和/或来自传感器或者其它装置的通信无需配线。因此，网络更容易部署、维护以及最终退役。然而，在使用多个无线网络时，网络之间的干扰会引发问题。这种干扰会导致包没有正确被接收，这会要求重新传输任何受到干扰的包。这将延迟通信并且也将使用更多能量，当传感器由电池供电时(对于工业无线传感器网络经常是这种情况)这尤其是成问题的。公开号为US2006/0094371的美国专利申请描述无线接入点中的自动信道选择。 自动信道选择(ACQ过程使得接入点能够确定可用于其操作的最佳信道，即具有最少干扰量的信道。当ACS被使能时，接入点扫描所有相邻接入点的频率和它们的信号强度。基于此数据，接入点随后确定哪个频率被这些其它接入点干扰的可能性最小。接入点将它自己切换到此频率并且开始操作。这种初步方法可以在仅仅频率方面被用于分离信道的情形中起作用。然而，所描述的自动信道选择无法用于跨过若干接入点使用相同频率的情形。
发明内容
本发明的目的是减小用于工业装置的无线网络之间的干扰。在本发明第一方面中，给出了一种用于减小用于工业装置的无线网络之间的干扰的方法。该方法包括下述步骤获得第一无线网络管理器的第一资源调度；获得第二无线网络管理器的第二资源调度；确定第一资源调度和第二资源调度之间是否存在资源冲突； 以及当至少一个资源冲突被确定时，为第一无线网络管理器提供新的无线资源调度，以避免所确定的资源冲突的至少一部分。因此提供了一种减小相邻无线网络之间的冲突的方式。确定是否存在资源冲突的步骤可以涉及确定第一资源调度和第二资源调度分配了在相同时间对相同频带的使用。确定是否存在资源冲突的步骤可以涉及确定第一资源调度和第二资源调度之间的冲突的时隙使用。提供新的无线资源调度的步骤可以涉及为第一无线网络管理器的至少一个信道提供新的时隙调度。确定是否存在资源冲突的步骤可以涉及使用用于跳频方案的种子来确定第一资源调度或第二资源调度的未来资源分配。提供新的无线资源调度的步骤可以涉及为第一无线网络管理器的至少一个信道提供新的种子。该方法可以与第一无线网络管理器或第二无线网络管理器的部署相结合来执行。该方法可以定期执行。根据前述权利要求任意一项的该方法，其中该方法在多网络管理器中执行。确定是否存在资源冲突的步骤可选地仅考虑属于第一网络和第二网络中一个网络的、而在第一网络和第二网络中另一网络的范围内的装置。第二方面是一种用于减小用于工业装置的无线网络之间的干扰的多网络管理器。 该多网络管理器包括用于获得第一无线网络管理器的第一资源调度的装置；用于获得第二无线网络管理器的第二资源调度的装置；用于确定第一资源调度和第二资源调度之间是否存在资源冲突的装置；以及用于在确定至少一个资源冲突时为第一无线网络管理器提供新的无线资源调度以避免所确定的资源冲突的至少一部分的装置。该多网络管理器可以不同于第一无线网络管理器和第二无线网络管理器。第三方面为一种用于减小用于工业装置的无线网络之间的干扰的系统，其包括 根据权利要求10的多网络管理器；第一无线网络管理器；以及第二无线网络管理器。该系统可进一步包括第三无线网络管理器。第四方面为一种可加载到多网络网络管理器的内部存储器中的计算机程序产品， 当该产品被布置成在多网络管理器中运行时执行根据第一方面的方法。应当注意，第一、第二、第三和/或第四方面的任何特征可以在恰当情况下应用到任何其它方面。通常，权利要求书中使用的所有术语应根据在此技术领域中它们的普通含义来解释，除非此处另外明确限定。对“一 / 一个/该元件、设备、部件、装置、步骤等"的所有引用应开放地解释为是指元件、设备、部件、装置、步骤等的至少一个示例，除非明确另外指出。 此处公开的任何方法的步骤不必按照所公开的确切顺序执行，除非明确指出。
现在通过实例的方式参考附图来解释本发明，在附图中图1为示出可以实施本发明的环境的示意图，图加为图1的第二无线网络管理器的第二时隙调度的示意图，图2b为图1的第一无线网络管理器的第一时隙调度的示意图，图3为示出获得用于无线网络管理器(诸如图1的第一无线网络管理器)的时隙调度的方法的流程图，以及4b为图1的无线网络管理器的冲突资源调度的示意图。
具体实施例方式现在在下文中参考附图更全面地描述本发明，其中在附图中示出了本发明的某些实施例。然而，本发明可以按照许多不同形式来实施，并且不应理解为限制于此处列举的实施例；相反，这些实施例是通过实例的方式被提供，以使得此公开内容变得彻底和完整， 并且将向本领域技术人员全面传达本发明的范围。相同数字在说明书中总是指代相同元
4件。图1为示出可以实施本发明的环境的示意图。在示意性描述为两个网络6和7的网络拓扑结构的俯视图的情形中，分别存在第一无线网络管理器1和第二无线网络管理器2。负责第一网络6的第一网络管理器使得第一网络的装置5a-5c能够通信。负责网络7的第二网络管理器2已经部署并且处于操作状态。两个网络1和2之间存在地域上的重叠，如阴影区域10所指示。无线网络6、7为适合于在工业环境中使用的任何无线网络。例如，无线网络6、7 可以符合根据如下标准的无线传感器网络该标准诸如为WirelessHART或ISA100的IEEE 802. 15. 4标准，或者诸如为Bluetooth 的其它标准。应注意，即使可以在该网络中使用跳频以减小干扰的风险，在此处所示实施例中，干扰的风险仍甚至进一步减小。第二网络管理器2使得在其网络7内的任何装置4a_4d能够通信。在第一无线网络管理器1被部署时，在重叠区域10中存在潜在干扰。如技术人员所理解，这是网络6、7的范围不是如此明确限定的实际情况的简化。然而，这种简化使得对实施例的解释更清楚，并且此细节的损失在此上下文中并不是大的损失。多网络管理器9连接到连接8，从而允许多网络管理器9与第一无线网络管理器1 和第二无线网络管理器2通信。连接8可以是任何合适的基于连线通信的或者无线通信，比如以太网，例如IEEE 802. lla/b/g/n或者用于无线网络6、7的相同通信技术的无线网络， 通用串行总线(USB)等。此多网络管理器9负责检测其负责区域内各调度之间的冲突。多网络管理器9可以例如是通用计算机(例如个人计算机PC)、服务器或者定制产品。针对此目的对多网络管理器9的唯一要求是它连接到连接8并且它可以在被请求时提供时隙调度。可替换地，多网络管理器9利用单独连接而连接到第一无线网络管理器1和第二无线网络管理器。多网络管理器9可以例如负责减小厂房或工厂内一个或多个建筑物的各无线网络管理器之间的冲突。在此实例中，在重叠区域10中存在第二无线网络7的两个装置^、4b。由于这些装置4a-4b是在第一无线网络管理器1的范围内，因此第一无线网络管理器1可以监听装置4a、4b和第二无线网络管理器2之间的任何通信。第一无线网络管理器1可以以此方式获得关于第二网络7的信息，并且在例如对于识别重叠区域10内的装置是有用的情况下， 将此信息转发到多网络管理器9。对于网络为IEEE 802. 15. 4网络(诸如WirelessHART) 的情形，每个数据链路层(DLL)包的报头含有网络识别符。因此，第一无线网络管理器1可以通过扫描DLL包获得第二无线网络7的标识。此外，通过监听DLL包也可获得装置如、 4b的地址。所述地址可以用于识别装置^、4b，例如识别在结合图以及图4a-4b在下文所描述场景中由这些装置4a、4b所使用的时隙或者用于跳频的种子。如果多网络管理器9被例如第一无线网络管理器1告知潜在冲突时，多网络管理器9可以开始冲突解决方案。可选地，当新无线网络管理器被部署时，多网络管理器9开始冲突解决方案。另外，多网络管理器9可以定期地执行冲突解决方案。可以使用上文提到的触发器的任意组合或者任何其它合适的触发器。为了执行冲突解决方案，多网络管理器9例如从两个无线网络管理器1、2获得所述两个网络6、7的资源调度。
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当这两个资源调度可获得时，多网络管理器9确定两个资源调度之间是否存在冲突，这在下文更详细地示例说明。如果发现有任何冲突，多网络管理器9生成或修改这两个资源调度其中之一(这种情况下所述冲突至少部分被避免)，并且提供新的调度到适当的无线网络管理器1、2。可选地，无线网络管理器1、2均被提供新的资源调度。图加为图1的第二无线网络管理器2的第二时隙调度11的资源调度的示意图。正如本身在本领域中所已知，当时分多址(TDMA)为用于复用多个信道的解决方案的至少一部分时，可以使用时隙调度。通过为每个这样的信道分配时隙，TDMA允许特定频率范围的频带被分割为多个信道。在此实例中，第二时隙调度11 (对应于一个帧)被分割为十六个时隙s0-sl5。在此特定情形已经分配四个间隙s2、s6、s7、s9，从而允许分离的信道用于图1的第二无线网络的每个装置^-4d。图2b为图1的第一无线网络管理器2的第一时隙调度的示意图。此第一时隙调度14是由多网络管理器9使用第二时隙调度11作为输入而生成的。因此，时隙s2、s6、s7、 s9可以被避免以减小干扰的风险。在此实例中，第一时隙调度14分配间隙s4、sl3和sl4 给第一网络6的装置fe-5c。可选地，在所述生成期间，试图避免分配与第二时隙调度11的分配时隙直接相邻的第一时隙。因此，在这种情况下，避免了时隙sl-s3和s5-sl0。这可以减小干扰，特别是如果第一无线网络管理器1和第二无线网络管理器2不同步的话。保护时隙因此被提供在两个网络6、7之间，从而甚至进一步减小干扰的风险。再者，可选地仅避免与重叠区域10的装置对应的第二时隙调度11的时隙。 因此例如，如果装置如被分配时隙s2且装置4b被分配时隙s6，则仅避免时隙s2和s6 (或者如果使用保护时隙，则避免sl-s3和s5-s7)。这允许更高效地使用可用的无线资源。因为例如第二无线网络管理器2和装置4d之间的通信将不干扰第一网络6，与此通信关联的时隙可以被重用。应注意，时隙的数量(此情形中为十六)仅仅是实例。可以在使用任何合适数量的时隙的情形中实施本发明。图3为示出用于减小无线网络(诸如图1的无线网络6、7)之间的干扰的方法的流程图。在获得第一资源调度步骤20中，多网络管理器9获得例如与第一网络6有关的第一资源调度。该资源调度可以例如是网络的信道的时隙调度或跳频信息或者二者的组合。 可以例如从第一无线网络管理器1或从存储器(诸如RAM (随机存取存储器)、磁性存储器、 光学存储器或这些的任意组合)直接获得调度。在获得第二资源调度步骤22中，多网络管理器9获得例如与第二网络有关的第二资源调度。第二资源调度典型地与第一资源调度是同一类型。在确定资源冲突步骤M中，多网络管理器9确定这两个资源调度之间是否存在冲突。例如，这可以如结合2b或4b所解释地那样执行。在提供新的资源调度步骤沈中，生成新的资源调度并将其提供到无线网络管理器1、2其中之一或二者。当(多个)新的调度生成时，至少部分地避免任何检测到的冲突。刚刚描述的方法可以实现为在计算机代码中实施，所述计算机代码将被加载到多网络管理器9的内部存储器中，将在多网络管理器9的控制器中运行。图4A-图4B为图1的无线网络管理器的冲突的资源调度的示意图。图4A示出第一网络6中装置的资源调度，以及图4A示出第二网络6中装置的资源调度。图4A示出其中使用跳频的第一资源调度。这里示出了一个信道(即，所述装置其中之一与第一无线网络管理器1之间)的资源使用。竖直轴代表频率，且水平轴代表时间。因此，例如在时间T0，频率f3被分配给此信道。在时间Tl，f5被分配，在时间T2，频率fl被分配，等等。跳中的下一频率根据本身在本领域中已知的方案来分配，例如使用算法的种子(其中不同种子生成不同序列)。图4B示出其中使用跳频的第二资源调度。此处，示出另一个信道(即，所述装置其中之一与第二无线网络管理器2之间)的资源使用。图4B中的矩阵按照与图4A相似的方式示出如何随时间将频率分配给信道。如可以看出的那样，两个信道均在时间Tl使用频率f5以及在时间TlO使用频率 fO。多网络管理器9例如通过获知所述两个信道的种子以及两个无线网络管理器1、2的绝对时间来检测这一点。以此方式，多网络管理器9可以计算随时间的跳频，并且连同信道在地域上重叠的知识或假设来检测或预测任何冲突。这允许多网络管理器9获得两个无线网络6、7的所有信道的完整资源调度。可选地，仅针对预定数量的时间来确定冲突。一旦发现有冲突的点，则例如通过将新种子赋予第一和第二无线网络6、7其中之一或二者的一个或多个信道，多网络管理器9生成新的资源调度。如此处所述的跳频可以与如结合图2a_图2b所描述的时隙组合。尽管本发明在此处是在两个网络的上下文中予以描述，应注意，本发明可以在任意数目的网络中使用，只要存在至少两个网络。多网络管理器9将随后按照上文结合两个无线网络管理器1、2所描述的方式来执行，只是结合了第三或者更多的无线网络管理器。在上文中主要参考几个实施例描述了本发明。然而，如本领域技术人员所容易理解，在如所附专利权利要求书所限定的本发明范围内，上文公开的实施例以外的实施例同样是可能的。
权利要求
1.一种用于减小用于工业装置的无线网络之间的干扰的方法，包括下述步骤 获得(22)第一无线网络管理器(1)的第一资源调度(11)；获得(22)第二无线网络管理器(2)的第二资源调度(11)； 确定所述第一资源调度和所述第二资源调度之间是否存在资源冲突；以及在确定至少一个资源冲突时，为所述第一无线网络管理器提供新的无线资源调度，以避免所确定的资源冲突的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中确定是否存在资源冲突的所述步骤涉及确定所述第一资源调度和所述第二资源调度分配了在相同时间对相同频带的使用。
3.根据前述权利要求任意一项所述的方法，其中确定是否存在资源冲突的所述步骤涉及确定所述第一资源调度和所述第二资源调度之间的冲突时隙使用。
4.根据权利要求3所述的方法，其中提供新的无线资源调度的所述步骤涉及为所述第一无线网络管理器的至少一个信道提供新的时隙调度。
5.根据前述权利要求任意一项所述的方法，其中确定是否存在资源冲突的所述步骤涉及使用用于跳频方案的种子来确定所述第一资源调度或所述第二资源调度的未来资源分配。
6.根据权利要求5所述的方法，其中提供新的无线资源调度的所述步骤涉及为所述第一无线网络管理器的至少一个信道提供新的种子。
7.根据前述权利要求任意一项所述的方法，其中所述方法结合所述第一无线网络管理器(1)或所述第二无线网络管理器(2)的部署来执行。
8.根据前述权利要求任意一项所述的方法，其中所述方法定期执行。
9.根据前述权利要求任意一项所述的方法，其中所述方法在多网络管理器中执行。
10.根据前述权利要求任意一项所述的方法，其中确定是否存在资源冲突的所述步骤仅考虑属于所述第一网络和第二网络中一个网络的、而在所述第一网络和第二网络中另一网络的范围内的装置。
11.一种用于减小用于工业装置的无线网络之间的干扰的多网络管理器，包括 用于获得(22)第一无线网络管理器(1)的第一资源调度(11)的装置；用于获得(22)第二无线网络管理器(2)的第二资源调度(11)的装置； 用于确定所述第一资源调度和所述第二资源调度之间是否存在资源冲突的装置；以及用于在确定至少一个资源冲突时为所述第一无线网络管理器提供新的无线资源调度以避免所确定的资源冲突的至少一部分的装置。
12.根据权利要求11所述的多网络管理器，其中所述多网络管理器不同于所述第一无线网络管理器和所述第二无线网络管理器。
13.一种用于减小用于工业装置的无线网络之间的干扰的系统，包括 根据权利要求11或12所述的多网络管理器；第一无线网络管理器；以及第二无线网络管理器。
14.根据权利要求13所述的系统，进一步包括第三无线网络管理器。
15.一种可加载到多网络网络管理器的内部存储器内的计算机程序产品，其布置成当所述产品在所述多网络管理器中运行时，执行根据权利要求1至9任意一项所述的方法。
全文摘要
提出了一种用于减小用于工业装置的无线网络之间的干扰的方法。该方法包括下述步骤获得第一无线网络管理器的第一资源调度；获得第二无线网络管理器的第二资源调度；确定第一资源调度和第二资源调度之间是否存在资源冲突；以及在确定至少一个资源冲突时为第一无线网络管理器提供新的无线资源调度以避免所确定的资源冲突的至少一部分。还提出了相应的多网络管理器、系统以及计算机程序产品。
文档编号H04W16/14GK102301772SQ200980155587
公开日2011年12月28日 申请日期2009年12月23日 优先权日2008年12月23日
发明者T·伦瓦尔, T·塞勒努 申请人:Abb研究有限公司